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功能聚合物薄膜应用工程技术中心

单元名称:

高性能聚合物薄膜应用工程技术中心

单元简介:

中国科学技术大学国家同步辐射实验李良彬教授领导的研究团队,在聚合物薄膜加工服役过程中物理难题研究领域深耕多年,针对国内薄膜加工技术、薄膜产品处于行业中低端水平的现状,该研究团队建立了先进的薄膜加工技术研究平台,填补了国内在高性能薄膜加工和服役过程中科学技术难题系统研究方面的空白。团队现依托中国科大先进技术研究院,建立高性能聚合物薄膜应用工程技术中心,研究并突破高性能聚合物薄膜加工关键技术,开发新型功能薄膜产品并进行产业化实施,同时为薄膜生产企业提供加工技术服务,有效提升行业技术水平,促进薄膜加工传统制造业转型升级。1给出了中心研发平台的硬件、软件及中心建设定位示意。

1   中心研发平台的硬件、软件及中心建设定位示意。

合作方:

 

合作单位安徽国风塑业股份有限公司是一家专业从事高分子薄膜系列产品研发、生产、经营的国家级高新技术企业,是国内十大塑料薄膜生产基地之一。公司技术创新能力强,拥有国家级企业技术中心,与中国科技大学共建中国科大——国风塑业功能高分子膜研发中心。先后承担国家、省重大项目12项;获得相关科技进步奖2项;拥有专利92项,其中发明专利19项;参与制定国家标准1项,主持起草行业标准2项。

研究(主营)方向:

 

(1)      包装膜:BOPPBOPEBOPETBOPP消光膜;

(2)      锂电池隔膜:干法双拉PP、干法单拉PP、湿法双拉PE

(3)      电容膜:BOPPBOPET

(4)      农膜:PE棚膜、PBAT地膜;

(5)      光学膜:PET补偿膜、TAC保护膜;

研究(主营)成果:

 

双向拉伸聚丙烯动力电池隔膜加工技术

双向拉伸β晶型聚丙烯制备锂电池隔膜技术在产品性能、加工工艺、投资成本等方面都有其独特的优势。在产品性能方面:热稳定性和力学性能优于干法单拉工艺;热稳定性优于湿法双拉工艺;可根据市场需求生产不同厚度的产品,以用于动力电池或储能电池。在加工工艺方面:生产成本低,且生产过程中不涉及溶剂污染环境等问题。在投资成本上:在几种隔膜加工工艺中,该工艺所用设备成本最低;且该工艺可连续生产,省去干法单拉退火等流程,所需厂房面积最小,生产线工人数量最少。

技术开发时,本项目从薄膜双拉工艺的成孔机理和加工原理出发,从配方与工艺设计着手,开发出该工艺隔膜加工整套技术。2给出了技术开发过程中团队研制的薄膜双向拉伸实验装置(a)和连续拉伸试验线(b)实物照片,为工艺技术开发提供了有利的研究条件。

2a)自行研制的薄膜双向拉伸装置。(b)隔膜加工试验线。

 

项目开发的微孔隔膜在透气性、微孔分布等方面均优于市面上同类产品。3给出了我们制备的隔膜的SEM照片,微孔分布非常均匀,且不存在市面上同类产品粗杆结构。为评测项目产品的基本性能参数和微孔结构均匀性,表1给出了其与市面现有两款主流隔膜产品进行了对比,其中项目开发产品称为USTC隔膜。本项目技术是基于已有生产设备,进行核心原料配方设计与工艺优化,已通过大量工艺试验验证,技术十分成熟,可直接用于生产。

3   隔膜表面SEM照片。

 

1   隔膜基本性能参数表。

性能 单位 USTC隔膜市售产品1市售产品2厚度 μm 10~4016~4016~40厚度波动μm ±0.5±1±1~1.5孔隙率 % 42 36~4438~45透气性能 s 200-300 365~390200~380抗拉强度 MD Mpa 130 130160TD 302830热收缩率90 ℃/1 h MD % 0.8 0.9/TD 0.6 0.5/穿刺强度 N 3.7 2.73.2

 

 

对外提供服务:

1)为薄膜上下游企业提供技术服务

团队长期以来与薄膜生产企业深入开展产学研合作,为薄膜生产企业提供了多项技术服务。例如:与中石油合作开发BOPP消光膜消光母料;与安徽铜峰电子合作研究BOPP电容膜微观结构缺陷快速检测方法;与合肥星源合作研究聚乙烯锂电池隔膜拉伸结构演化机制。中心将继续为薄膜上下游企业提供技术服务,解决薄膜企业生产和应用过程中遇到的技术难题。

2)技术成果转化与产业化

前期的工作中,团队与安徽国风塑业合作开发高柔性BOPP薄膜,该产品获2015年安徽省新产品称号,并共同制定一项企业标准(Q/GF20-2014);与新乡市中科科技有限公司合作,开发锂电池微孔隔膜工艺应用于隔膜生产线,所得隔膜产品获得了新乡中科用户的认可和应用。另外,通过充分发挥科大团队在技术研发方面的强大实力,中心将继续开展其他先进聚合物薄膜生产及应用研发工作,突破柔性高温膜、光学薄膜的加工技术壁垒,形成具有自主知识产权的技术成果,进而以技术转让或技术入股的形式进行成果转化和产业化实施。

联系方式:

联系人:孟令蒲

电话:137056059740551-63602081

邮箱:mlp2014@ustc.edu.cn

主页:http://softmatter.ustc.edu.cn/

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